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智東西9月1日消息，今天下午，睿賽德科技（RT-Thread）推出了最新的RT-Thread Smart微內(nèi)核物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。RT-Thread的混合微內(nèi)核架構(gòu)RT-Thread Smart主要面向帶MMU（內(nèi)存管理單元）的中高端處理器，為物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域提供操作系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件平臺。

睿賽德科技（RT-Thread）2006年成立于上海，主要業(yè)務(wù)是負(fù)責(zé)開發(fā)、維護(hù)和運(yùn)營一款實(shí)時操作系統(tǒng)RT-Thread。這家公司在2017~2019年間快節(jié)奏完成了天使輪、A輪、B輪三輪融資，共獲得上億元投資。

目前睿賽德科技的RT-Thread覆蓋的開發(fā)者人數(shù)已超10萬，有超過80家的芯片廠商為RT-Thread系統(tǒng)提供支持。

RT-Thread Smart定位

隨著嵌入式微處理器性能的不斷提高，嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)復(fù)雜度也不斷增加，嵌入式操作系統(tǒng)越來越多被應(yīng)用于軟件開發(fā)。然而在國內(nèi)，嵌入式操作系統(tǒng)在很長一段時間內(nèi)均是被國外嵌入式操作系統(tǒng)如uCOS、FreeRTOS、嵌入式Linux、VxWorks、QNX所把持。

隨著中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，這個局面才開始被打破。中國工程院院士鄭緯民說：“目前國家對物聯(lián)網(wǎng)、人工智能方面的政策支持力度很大，新基建中有很多關(guān)于人工智能方面的政策。在復(fù)雜的國際形勢下，自主芯片的研發(fā)以及生態(tài)的開發(fā)非常緊迫和必要，因此相關(guān)廠商需要專注創(chuàng)新開發(fā)，提供自主、安全、穩(wěn)定、可靠的技術(shù)支持。”

一、宏、微內(nèi)核優(yōu)勢集成

當(dāng)前用于MCU（微控制單元）上的嵌入式操作系統(tǒng)主要有μC/OS、FreeRTOS和RT-Thread，在帶MMU的微處理器上，以Linux、Vxworks、QNX為主，國外嵌入式操作系統(tǒng)幾乎處于壟斷地位，國產(chǎn)RT-Thread、AliOS Things 、djyos等嵌入式操作系統(tǒng)鮮少有人知曉。

國內(nèi)的安防、網(wǎng)關(guān)、高端處理器對于嵌入式操作系統(tǒng)的需求越來越大，而且代碼量隨著版本的升級越來越大，如何維護(hù)好設(shè)備是一個很大的問題。

Linux處理的代碼量越來越大

以往在這一行業(yè)中占據(jù)使用主導(dǎo)地位的是一種宏內(nèi)核操作系統(tǒng)——Linux的嵌入式微處理器。

內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心部分，它管理著系統(tǒng)的各種資源。目前從內(nèi)核架構(gòu)來劃分，可分為微內(nèi)核(Micro Kernel)和宏內(nèi)核(Monolithic Kernel)，在微內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，用戶服務(wù)和內(nèi)核服務(wù)分別運(yùn)行在不同的地址空間中；在宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)中，不管是用戶服務(wù)還是內(nèi)核服務(wù)事實(shí)上都是內(nèi)核在統(tǒng)一管理，它們是運(yùn)行在同一地址空間中的。

Linux的內(nèi)核組件、驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、文件系統(tǒng)等等均在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行。宏內(nèi)核操作系統(tǒng)要求在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的程序代碼具備的健壯性，否則任何一部分的錯誤或異常非常容易擴(kuò)散到整個操作系統(tǒng)，引發(fā)系統(tǒng)奔潰等嚴(yán)重問題。

相對來說，微內(nèi)核可以做得很小，功能單一簡練，比較容易形成穩(wěn)定的內(nèi)核。用戶服務(wù)下的大型組件即使發(fā)生異常，也不會影響其他進(jìn)程的運(yùn)行，同樣不會導(dǎo)致操作系統(tǒng)內(nèi)核奔潰。

宏內(nèi)核和微內(nèi)核各有千秋，沒有誰比誰更好之說。Linux之類的宏內(nèi)核有支持多進(jìn)程隔離的優(yōu)勢，也就有成本高、非實(shí)時、啟動時間長的缺陷。傳統(tǒng)微內(nèi)核的成本較低、實(shí)時性強(qiáng)、啟動快，但也有不支持進(jìn)程和內(nèi)存隔離的局限。

RT-Thread原本是一個宏內(nèi)核的操作系統(tǒng)，而為了補(bǔ)齊國內(nèi)宏內(nèi)核和微內(nèi)核之間的技術(shù)空白，契合AIoT設(shè)備的使用場景，最終RT-Thread要研發(fā)出的是一種更小、更快、更安全、可維護(hù)性更高的操作系統(tǒng)。

因此RT-Thread從2019年開始創(chuàng)新研發(fā)了混合微內(nèi)核和操作系統(tǒng)RT-Thread Smart。

RT-Thread Smart之路

混合微內(nèi)核操作系統(tǒng)是RT-Thread團(tuán)隊(duì)針對目前行業(yè)中宏內(nèi)核和微內(nèi)核區(qū)間中高性能、高效率兼?zhèn)湓O(shè)備的空缺，定義的一款新形態(tài)的操作系統(tǒng)，支持將系統(tǒng)服務(wù)組件或驅(qū)動按需納入內(nèi)核態(tài)中運(yùn)行，以獲得更佳的性能，也支持將系統(tǒng)的大部分系統(tǒng)組件及驅(qū)動移到用戶態(tài)，以單獨(dú)的服務(wù)進(jìn)程運(yùn)行，內(nèi)核與服務(wù)進(jìn)程之間通過消息傳遞完成交互。

這樣，從外在看，這種操作系統(tǒng)兼具微內(nèi)核操作系統(tǒng)的特性，又具備了宏內(nèi)核的高性能特性，為開發(fā)者提供了更多系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)方面的可能。

二、啟動時間不到500毫秒

與宏內(nèi)核Linux相比，RT-Thread Smart的優(yōu)勢在于資源占用更小、啟動時間更短、實(shí)時性更強(qiáng)。

相對于裁剪版的Linux壓縮后內(nèi)核占用3.57MB來說，RT-Thread Smart壓縮后內(nèi)核只有217KB，而且RT-Thread Smart根文件系統(tǒng)及內(nèi)存占用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Linux。

資源占用情況對比

RT-Thread創(chuàng)始人熊譜翔說，理論上，使用宏內(nèi)核的方式將“RT-Thread+文件系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧+多媒體”的啟動時間需要3~5秒，而使用RT-Thread Smart啟動只需要不到500毫秒。

熊譜翔在現(xiàn)場針對Linux以及RT-Thread Smart的啟動速度做了對比演示，從演示中我們可以明顯看到，RT-Thread Smart啟動速度1.7秒遠(yuǎn)快于Linux的14.4秒。

Linux和RT-Thread Smart啟動速度對比演示

因此，RT-Thread Smart可以滿足汽車、高鐵制動，攝像頭開啟等物聯(lián)網(wǎng)場景，實(shí)現(xiàn)高實(shí)時的場景應(yīng)對。

此外，熊譜翔還介紹了RT-Thread Smart技術(shù)架構(gòu)的優(yōu)勢，包括內(nèi)核輕型化、用戶態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以及延續(xù)RT-Thread API的API風(fēng)格。

RT-Thread Smart技術(shù)架構(gòu)

盡管為了使用方便用著延續(xù)下來的RT-Thread API，RT-Thread Smart和RT-Thread相比也有更加出色的優(yōu)勢。除了支持帶MMU的處理器，操作系統(tǒng)有用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)兩種運(yùn)行空間以外，還支持開源版RT-Thread API接口。

熊譜翔在現(xiàn)場正式宣布RT-Thread Smart會以開源方式推進(jìn)，提供行業(yè)內(nèi)工作者使用。

在用戶使用方面，熊譜翔在現(xiàn)場展示了RT-Thread Smart完善的圖形用戶界面，包括支持界面拖動布局空間、多語言編程的圖形用戶系統(tǒng)，以及配有觸摸屏操作形式的圖形用戶系統(tǒng)。

RT-Thread Smart在開發(fā)環(huán)境上與RT-Thread Studio的平臺集成，具有一站式完成、提升工作效率等優(yōu)勢。

RT-Thread Smart開發(fā)環(huán)境

同時，ARM的全志Cortex-A、Xilinx Zynq、樹莓派，龍芯的龍芯2K，64位處理器等都為RT-Thread Smart提供芯片和硬件支持。

三、強(qiáng)靈活性、高效率特點(diǎn)契合AIoT市場需求

RT-Thread COO鄒誠說，AIoT市場需求潛力非常大，在安防和圖像類、智慧城市和工業(yè)類、智能家居類、智能硬件類都有應(yīng)用需求。

AIoT市場需求

未來的智能終端，有圖形交互、應(yīng)用分離與安全、邊緣計算與端云一體化、AI與多媒體化的趨勢，整個智能終端生態(tài)正在不斷整合協(xié)調(diào)。

RT-Thread Smart把以往單一的RTOS（實(shí)時操作系統(tǒng)）內(nèi)核整合成更有針對性的IoT OS，與此同時，這項(xiàng)新技術(shù)突破了原有的多芯多OS的傳統(tǒng)，將各種硬件都集成到一個OS平臺，這樣就可以使企業(yè)和開發(fā)者方便使用。

RT-Thread Studio的生態(tài)包含睿賽德科技、服務(wù)提供商、芯片廠商、IP廠商、開發(fā)者以及商業(yè)客戶。相對完備的生態(tài)提供了一站式集成的開發(fā)環(huán)境，大幅度提升了開發(fā)效率。

RT-Thread Studio的生態(tài)

RT-Thread Smart的應(yīng)用主要集中在安防、工業(yè)、智能家居、車載等物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時系統(tǒng)應(yīng)用方面。

拿安防中的IPC攝像頭為例，以往使用宏內(nèi)核的Linux雖然在目前的市場上仍占主流，但Linux的應(yīng)用要兼容Linux系統(tǒng)，開發(fā)調(diào)試的便利性較差，啟動速度較慢的原因使RT-Thread之類的RTOS（實(shí)時操作系統(tǒng)）正迅速流行。

鄒誠說，相較于Linux，RT-Thread Smart幾乎可以實(shí)現(xiàn)100%兼容，因此后續(xù)的應(yīng)用移植工作量更少。并且RT-Thread Smart應(yīng)用開發(fā)調(diào)試便利性大幅提升，而且啟動時間也可以控制在300毫秒內(nèi)，還有圖像顯示，更加契合IPC攝像頭的現(xiàn)實(shí)需要。

RT-Thread系統(tǒng)正在逐漸憑借其強(qiáng)靈活性、快速啟動等特性，攻占AIoT自主基礎(chǔ)軟件平臺的實(shí)時系統(tǒng)市場。

鄒誠說，RT-Thread將會以開源為本，通過企業(yè)服務(wù)、軟件授權(quán)、增值硬件的模式實(shí)現(xiàn)商業(yè)價值。未來他們還會探索行業(yè)解決方案賦能、平臺渠道分成、其他移動端的App Store的新模式，推動RT-Thread系統(tǒng)的商業(yè)化。

結(jié)語：從技術(shù)到生態(tài)，實(shí)現(xiàn)契合需求的創(chuàng)新

由于結(jié)合了宏內(nèi)核和微內(nèi)核各自更加契合AIoT平臺的特征，RT-Thread Smart混合微內(nèi)核擁有快速啟動、強(qiáng)靈活性、高實(shí)時性、高安全性、無縫對接開發(fā)生態(tài)、具有豐富的BSP組件、物料成本低、對應(yīng)客戶需求降低開發(fā)者門檻、簡便易用的特點(diǎn)。

RT-Thread Smart基于上述這些特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、汽車電子、航空航天、消費(fèi)類電子、教學(xué)與科研等領(lǐng)域。

產(chǎn)品不僅需要性能高，還需要契合產(chǎn)業(yè)需求。RT-Thread Smart填補(bǔ)了宏內(nèi)核和微內(nèi)核之間需求的產(chǎn)品空白，未來期待國產(chǎn)的硬件、軟件也將更加契合各行各業(yè)的使用和需求，從生態(tài)上不斷完善，向前推進(jìn)。